CN110886835A - 一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，属于传动机构技术领域，包括内部设有蜗杆的蜗杆座，蜗杆座的左端螺纹连接有压簧套，压簧套内设有左侧与压簧套内表面压紧、右侧与蜗杆左端面抵紧的轴向弹簧；蜗杆座的左侧壁上开设有伸入槽、右侧壁上开设有通孔，蜗轮穿过伸入槽与蜗杆啮合，蜗杆座的右侧壁上固定有支撑座，且支撑座的左、右两侧壁上对应每个通孔均开设有导向孔，通孔内固定有导杆，导杆外套设有安装在导向孔内的弹簧套，弹簧套内设有左侧与蜗杆座外表面压紧、右侧与弹簧套内表面压紧的径向弹簧，蜗杆座与支撑座之间留有供径向弹簧伸缩的间隙；解决了现有消隙机构结构复杂，加工成本高的技术问题。

Description

一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构

技术领域

本发明属于传动机构技术领域，涉及一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消 隙机构。

背景技术

精密仪器设备中旋转定位常采用蜗轮蜗杆传动机构，一般是通过驱动蜗 杆带动蜗轮精确旋转，实现精确旋转或分度等功能。蜗轮蜗杆是适用于传递 交错轴之间的运动和动力的一种传动机构，具有传动比大、结构紧凑、传动 平稳、啮合冲击小等优点。蜗轮蜗杆传动存在侧隙，侧隙可以防止误差和热 变形引起的卡滞、为散热和润滑提供空间；同时，侧隙也会在正反转时会带 来空回，引起旋转定位误差。为减小或消除侧隙对旋转精度的影响，需要采 用消隙结构。

目前常用的消隙结构有：弹簧加载双片蜗轮消隙结构，双蜗杆消隙结构， 双导程蜗杆消隙结构；其中双蜗杆消隙结构包括整体式双蜗杆消隙和分体式 双蜗杆消隙两类；整体式双蜗杆消隙是在蜗轮两边平行布置两个蜗杆，两蜗 杆分别与蜗轮两齿面分别接触，其结构复杂，零件数量多，加工成本高，所 需安装空间大；分体式双蜗杆消隙将在蜗杆轴上同时安装一空心蜗杆，调整 两者之间间距使两段蜗杆分别与蜗轮两齿面接触，但是结构复杂，改变了蜗 杆的整体性，加工成本高。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种结构简单、零件复杂度低的基于低 速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，包括内部设有蜗杆的蜗杆座 和与蜗杆座平行设置的电机，所述电机的驱动轴固定有电机齿轮，所述蜗杆 的右端固定有与电机齿轮相啮合的蜗杆齿轮；所述蜗杆座的左端螺纹连接有 压簧套，所述压簧套内设有左侧与压簧套内表面压紧、右侧与蜗杆左端面抵 紧的轴向弹簧；所述蜗杆座的左侧壁上开设有伸入槽、右侧壁上开设有通孔， 蜗轮穿过伸入槽与蜗杆相啮合，蜗杆座的右侧壁上固定有支撑座，所述支撑 座的左、右两侧壁上对应通孔开设有导向孔，所述通孔内固定有导杆，导杆外套设有螺纹安装在导向孔内的弹簧套，所述弹簧套内设有左侧与蜗杆座外 表面压紧、右侧与弹簧套内表面压紧的径向弹簧，所述蜗杆座与支撑座之间 留有供径向弹簧伸缩的间隙；当所述电机带动蜗杆沿顺时针旋转时，蜗杆推 动蜗轮沿逆时针旋转，此时蜗杆受向右的轴向力；当电机带动蜗杆沿逆时针 旋转时，蜗杆推动蜗轮沿顺时针旋转，此时蜗杆受向左的轴向力；蜗杆受到 轴向力均与轴向弹簧弹力相等；当蜗杆旋向发生转换时，径向弹簧作用使蜗 杆座和蜗杆整体沿蜗轮径向位移，轴向弹簧作用使蜗杆沿蜗杆轴向位移。

优选的，所述导杆设置在位于中间的通孔内，开设在两侧通孔内均设置 有导柱，开设在两侧导向孔中均设有导套，所述导套与导柱之间设有密珠保 持架，所述密珠保持架上嵌设有钢珠，所述导柱的右侧设置有用于防止密珠 保持架脱出的挡圈。

优选的，所述导柱、导套和钢珠之间均为过盈配合。

优选的，所述轴向弹簧与蜗杆之间设置有压紧垫。

优选的，所述蜗杆座上设置有齿轮箱，所述电机齿轮与蜗杆齿轮均设置 在齿轮箱内。

优选的，所述齿轮箱的左端设有呈圆形的凸台，所述蜗杆右端的台阶面 上接合有外圈与凸台抵接的第一轴承，所述蜗杆左端的台阶面上接合有外圈 与压紧垫压紧的第二轴承。

优选的，所述压簧套上螺纹连接有端部与蜗杆座抵接的顶丝，所述弹簧 套外螺纹连接有并紧螺母。

优选的，所述支撑座开设有固定孔。

优选的，所述压簧套的外周壁上铣有多个用于避免与蜗轮相干涉的平面。

优选的，所述弹簧套的右侧壁上设置有与剪形扳手相匹配的调整孔，通 过剪形扳手作用可转动弹簧套调整螺纹旋合长度；所述压簧套的左端面上设 有与剪形扳手相匹配的调整孔，通过剪形扳手作用可转动压簧套调整螺纹旋 合长度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

1、当蜗杆单向旋转时，蜗杆一齿面与蜗轮对应齿面处于啮合状态；当蜗 杆旋向发生转换时，蜗杆与蜗轮啮合齿面会出现短时间的脱开、未啮合齿面 仍未接触的状态，此时，径向弹簧作用使蜗杆座和蜗杆整体沿蜗轮径向位移， 轴向弹簧作用使蜗杆沿蜗杆轴向位移，蜗杆旋向发生转换时在径向弹簧和轴 向弹簧的共同作用下，蜗杆会在转向瞬间与为啮合齿面接触，达到消除侧隙 的目的，且该消隙机构结构简单，零件复杂度，从而降低了生产成本。

2、导柱、导套和钢珠起导向作用，使得径向弹簧能够始终给蜗杆座施加 一沿涡轮径向得到弹簧力，使蜗杆与蜗轮啮合的中心距小于标准中心距，并 在一定范围内变动。

3、旋转压簧套，使得压簧套的内表面靠近或远离蜗杆座，从而调整轴向 弹簧的压缩量和轴向弹簧力，调整完成后通过顶丝将压簧套与蜗杆座顶紧固 定即可，压簧套表面铣出的多个平面用于避免压簧套随着蜗杆座移动的过程 中与蜗轮在空间发生干涉；将剪形扳手插入至调整孔内，然后转动剪形扳手 即可带动弹簧套转动，从而调整弹簧套与导向孔的螺纹旋合长度，实现径向 弹簧压缩量和径向弹簧弹力的调整，调整完成后即可通过并紧螺母并紧弹簧 套。

附图说明

图1为本发明的蜗杆座的结构示意图；

图2为本发明的整体结构剖视示意图；

图3为图2的A-A方向的剖视图；

图4为图2的B-B方向的剖视图。

其中，1、蜗杆座；11、蜗杆；12、电机；13、蜗轮；14、轴承；15、轴 向弹簧；16、压簧套；17、顶丝；18、固轴环；19、压紧垫；2、齿轮箱；21、 蜗杆齿轮；22、电机齿轮；3、支撑座；31、导柱；32、导杆；33、径向弹簧； 34、弹簧套；35、并紧螺母；36、密珠保持架；37、导套；4、壳体。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而 不是限定。

如图1至图4所示，一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，包括内 部设有蜗杆11的蜗杆座1和与蜗杆座1平行设置的电机12，蜗杆座1的左 端螺纹连接有压簧套16、右端设置有齿轮箱2，其中，电机12的驱动轴贯穿 齿轮箱2的侧壁固定有电机齿轮22，而蜗杆11的右端贯穿齿轮箱2固定有 与蜗杆齿轮21，电机齿轮22与蜗杆齿轮21相啮合设置并均位于齿轮箱2内。

如图3所示，压簧套16内设有左侧与压簧套16内表面压紧、右侧与蜗 杆11左端面抵紧的轴向弹簧15，其中蜗杆11与轴向弹簧15之间设置有压 紧垫19；齿轮箱2的左端设有呈圆形的凸台，蜗杆11右端的台阶面上接合 有外圈与凸台抵接的第一轴承14，蜗杆11左端的台阶面上接合有外圈与压 紧垫19压紧的第二轴承14，第一轴承14和第二轴承14的外径均与蜗杆座1 的中心孔滑动配合，使得蜗杆11能够在蜗杆座1的中心孔内沿蜗杆11的轴 向位移；压簧套16上螺纹连接有端部与蜗杆座1抵接的顶丝17，旋转压簧 套16，使得压簧套16的内表面靠近或远离蜗杆座1，从而调整轴向弹簧15 的压缩量和轴向弹簧15的弹力，调整完成后通过顶丝17将压簧套16与蜗杆 座1顶紧固定即可。

如图1和图2所示，蜗杆座1的左侧壁上开设有伸入槽，蜗轮13穿过伸 入槽与蜗杆11相啮合，且蜗轮13上设置有一台阶面，在使用时，仪器轴系 的回转内圈将通过螺钉连接。

如图4所示，蜗杆座1的右侧壁上开设有通孔，且蜗杆座1的右侧壁上 还固定有支撑座3，将螺钉穿过固定孔，然后旋转螺钉，使得支撑座3通过 螺钉与仪器的壳体4固定连接，其中，支撑座3的左、右两侧壁上对应每个 通孔均开设有导向孔，在本实施例中，通孔与导向孔均设置有三个，位于中 间的通孔内设置有导杆32，导杆32外套设有安装在导向孔内的弹簧套34， 弹簧套34内设有左侧与蜗杆座1外表面压紧、右侧与弹簧套34内表面压紧 的径向弹簧33，弹簧套34外螺纹连接有并紧螺母35，同时弹簧套34的右侧 壁上设置有与剪形扳手相匹配的调整孔，通过剪形扳手作用可转动弹簧套34 调整螺纹旋合长度，从而实现径向弹簧33压缩量和径向弹簧33力的调整， 调整完成后即可通过并紧螺母35并紧弹簧套34，蜗杆座1与支撑座3之间 留有供径向弹簧33伸缩的间隙。

如图4所示，开设在两边的两个通孔内均设置有导柱31，开设在两边的 两个导向孔中均设有导套37，导套37与导柱31之间设有密珠保持架36，密 珠保持架36上嵌设有钢珠，导柱31的右侧设置有用于防止密珠保持架36 脱出的挡圈；其中，导柱31、导套37和钢珠之间均为过盈配合。

压簧套16的外周壁上铣有多个用于避免与蜗轮13相干涉的平面，在本 实施例中平面铣有四个，且均为矩形设置；且压簧套的左端面上设有与剪形 扳手相匹配的调整孔，通过剪形扳手作用可转动压簧套调整螺纹旋合长度。

本实施例的工作原理为：当电机12带动蜗杆11沿顺时针旋转时，蜗杆 11推动蜗轮13沿逆时针旋转，此时蜗杆11受向右的轴向力；当电机12带 动蜗杆11沿逆时针旋转时，蜗杆11推动蜗轮13沿顺时针旋转，此时蜗杆11受向左的轴向力；蜗杆11受到轴向力均与径向弹簧33弹力相等。

当蜗杆11单向旋转时，蜗杆11一齿面与蜗轮13对应齿面处于啮合状态； 当蜗杆11旋向发生转换时，蜗杆11与蜗轮13啮合齿面会出现短时间的脱开、 未啮合齿面仍未接触的状态，此时，径向弹簧33作用使蜗杆座1和蜗杆11 整体沿蜗轮13径向位移，轴向弹簧15作用使蜗杆11沿蜗杆11轴向位移， 蜗杆11旋向发生转换时在径向弹簧33和轴向弹簧15的共同作用下，蜗杆 11会在转向瞬间与为啮合齿面接触，达到消除侧隙的目的。

在消隙的过程中，导柱31、导套37和密珠保持架36内的钢珠将会起导 向作用，使得径向弹簧33能够始终给蜗杆座1施加一沿涡轮径向得到弹簧力， 蜗杆11与蜗轮13啮合的中心距小于标准中心距，并在一定范围内变动。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。 本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添 加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，其特征在于，包括内部设有蜗杆(11)的蜗杆座(1)和与蜗杆座(1)平行设置的电机(12)，所述电机(12)的驱动轴固定有电机齿轮(22)，所述蜗杆(11)的右端固定有与电机齿轮(22)相啮合的蜗杆齿轮(21)；

所述蜗杆座(1)的左端螺纹连接有压簧套(16)，所述压簧套(16)内设有左侧与压簧套(16)内表面压紧、右侧与蜗杆(11)左端面抵紧的轴向弹簧(15)；

所述蜗杆座(1)的左侧壁上开设有伸入槽、右侧壁上开设有通孔，蜗轮(13)穿过伸入槽与蜗杆(11)相啮合，蜗杆座(1)的右侧壁上固定有支撑座(3)，所述支撑座(3)的左、右两侧壁上对应通孔开设有导向孔；所述通孔内固定有导杆(32)，导杆(32)外套设有螺纹安装在导向孔内的弹簧套(34)，所述弹簧套(34)内设有左侧与蜗杆座(1)外表面压紧、右侧与弹簧套(34)内表面压紧的径向弹簧(33)，所述蜗杆座(1)与支撑座(3)之间留有供径向弹簧(33)伸缩的间隙；

当所述电机(12)带动蜗杆(11)沿顺时针旋转时，蜗杆(11)推动蜗轮(13)沿逆时针旋转，此时蜗杆(11)受向右的轴向力；当电机(12)带动蜗杆(11)沿逆时针旋转时，蜗杆(11)推动蜗轮(13)沿顺时针旋转，此时蜗杆(11)受向左的轴向力；蜗杆(11)受到轴向力均与轴向弹簧(15)弹力相等；

当蜗杆(11)旋向发生转换时，径向弹簧(33)作用使蜗杆座(1)和蜗杆(11)整体沿蜗轮(13)径向位移，轴向弹簧(15)作用使蜗杆(11)沿蜗杆(11)轴向位移。

2.根据权利要求1所述的一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，其特征在于，所述导杆(32)设置在位于中间的通孔内，开设在两侧的通孔内均设置有导柱(31)，开设在两侧的导向孔中均设有导套(37)，所述导套(37)与导柱(31)之间设有密珠保持架(36)，所述密珠保持架(36)上嵌设有钢珠，所述导柱(31)的右侧设置有用于防止密珠保持架(36)脱出的挡圈。

3.根据权利要求2所述的一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，其特征在于，所述导柱(31)、导套(37)和钢珠之间均为过盈配合。

4.根据权利要求1所述的一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，其特征在于，所述轴向弹簧(15)与蜗杆(11)之间设置有压紧垫(19)。

5.根据权利要求4所述的一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，其特征在于，所述蜗杆座(1)上设置有齿轮箱(2)，所述电机齿轮(22)与蜗杆齿轮(21)均设置在齿轮箱(2)内。

6.根据权利要求5所述的一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，其特征在于，所述齿轮箱(2)的左端设有呈圆形的凸台，所述蜗杆(11)右端的台阶面上接合有外圈与凸台抵接的第一轴承(14)，所述蜗杆(11)左端的台阶面上接合有外圈与压紧垫(19)压紧的第二轴承(14)。

7.根据权利要求1所述的一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，其特征在于，所述压簧套(16)上螺纹连接有端部与蜗杆座(1)抵接的顶丝(17)，所述弹簧套(34)外螺纹连接有并紧螺母(35)。

8.根据权利要求1所述的一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，其特征在于，所述支撑座(3)开设有固定孔。

9.根据权利要求1所述的一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，其特征在于，所述压簧套(16)的外周壁上铣有多个用于避免与蜗轮(13)相干涉的平面。

10.根据权利要求1所述的一种基于低速蜗轮蜗杆传动副的消隙机构，其特征在于，所述弹簧套(34)的右侧壁上设置有与剪形扳手相匹配的调整孔，通过剪形扳手作用可转动弹簧套(34)调整螺纹旋合长度；所述压簧套(16)的左端面上设有与剪形扳手相匹配的调整孔，通过剪形扳手作用可转动压簧套(16)调整螺纹旋合长度。

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